煤岩配煤技术的发展与现状

第3期(总第112期)煤化工No.3(Total No.112)2004年6月Coal Chemical IndustryJun. 2004煤岩配煤技术的发展与现状杨永珍(山西焦化股份有限公司,041606 )摘要煤岩学在炼焦配煤技术上的应用，使炼焦配煤手段更有效，使焦炭质量预测在生产上应用成为可能，为定性的经验配煤技术跃变到定量的科学配煤技术创造了条件。夏皮洛煤岩配煤技术是目前较好的配煤方法,其相关系数可达0.93;国内许多学者在煤岩配煤方面也做了大量研究工作,有些相关系数达0.98。目前虽然各种方法存在一-定 局限性,但随着计算机和图像处理技术的发展,煤岩学在指导配煤技术方面将有新的突破。关键词煤岩配煤发展文章编号:1005-9598 ( 2004 )03-0006-04中圈分类号 :Tq520.62文献标识码:A点,可以将它们划分为两类:一类在加热过程中能熔引言融并可形成活性键的活性组分,具粘结性;另一类在加热过程中不熔融、也不能(或很少)形成活性键的随着现代科学技术的飞速发展,煤岩学的应用范惰性组分,无粘结性。炼焦配煤的基本要求之一,就是围越来越广泛。特别是在炼焦工业中,煤岩学的应用要使得配煤中的活性组分与惰性组分的含量达到最更加成熟。通过对煤岩组分在炼焦过程中变化特征的优化。研究,不仅可以揭示成焦机理,也可反映不同组分不1.2 反射率分布图的应用同煤化程度的煤对成焦的影响，进而指导炼焦配煤。不同煤化程度煤的活性组分的质量差别很大，即此外,利用煤岩学方法还可研究焦炭的结构,预测焦使是同- -种煤所含活性组分的质量也有明显差别,这炭的质量和性质。目前，世界上一些先进国家的焦化些差别可用反射率分布图来表示。活性组分的反射率厂已利用煤岩参数建立了- -套配煤炼焦的工艺自动分布图是决定炼焦煤性质的首要指标。化流程,从而使煤岩学得到更加充分的利用。.3 情性组分影响惰性组分是配煤中不可缺少的成分,其含量的多1煤岩配煤原理少是决定配煤性质的又一重要指标。任何一种合理的炼焦配煤方案,都要考虑最优的惰性组分的含量及其利用煤岩学参数进行炼焦配煤能克服--些化学与活性组分的组合。指标的局限性,是近几十年来煤岩学应用上较为成功.4 结焦时的界面作用的方面,也是焦化工业中的一项重大科技成果。目前结焦时煤粒间不是通过互熔成均- .的焦块,而是各国发展起来的配煤技术,几乎无不与煤岩学有着密由界面的作用才使得各个煤粒间键合连结起来。因此切的联系,煤岩配煤原理已是炼焦配煤技术的理论基散装煤的粘结只是颗粒间接触表面的结合,这就为建立煤岩指标提供了可能性。础。1.1 通过煤岩学的研究，可以了解煤中各种有机组1.5煤岩配煤方案的可比性不同煤类中的同一显微组分如果煤化程度相同分和无机矿物的组成情况不同显微组分的性质不同,它们在炼焦过程中的及还原程度也相同,则其性质相同,而同一类煤中不作用也不--样。根据各类煤岩组分在成焦过程中的特同显微组分的性质不同,这就为不同的煤岩配煤方案收稿日期:2004-01-15中国煤化工3煤方案都必须利用作者简介:杨永珍,女,1969年10月出生,1992年7月毕业活竹JTYHcNMHG性组分含量这两个于太原理工大学,工程师。现从事煤岩分析工作。主要指标来进行。煤岩配煤的原则,可使活性组分与2004年6月杨永珍:煤岩配煤技术的发展与现状惰性组分之间的组合达到最优状态。机数码照、摄像相结合,使煤岩分析进入了自动化阶段。日本于1971年发展了煤岩学在炼焦配煤技术上2煤岩配煤技术发展趋势的应用,研制了煤岩自动化分析仪器,快速测定煤岩组分及反射率,提高测定精度,使测每一个煤样由原从单种煤炼焦到多种煤配合炼焦是焦化工业发来的2. 5h,缩短到30min。采用电子计算机计算出配展的一项重大成果。现代焦炉几乎都采用多种炼焦煤煤指标CBI、SI ,为煤岩分析应用于炼焦生产创造了前配合炼焦,有的供煤基地多达10个以上。为了少用日提,从此在国外大力推广, 目前已有成品出售。在国益稀缺的中变质程度煤，而又能使焦炭质量保持稳内,安徽工业大学姚伯元等同于1996年研制了HY-3定，煤岩配煤技术作为一个科研领域正在不断发展。型全自动显微光度计及与之配套的数据处理技术与煤岩配煤技术的发展可分为两个方面:-是配煤试验计算机软件测定煤镜质组反射率;宝钢开发了一套设施的发展;二是配煤方法的发展。自动测定系统,实现了煤岩反射率的自动测定和惰性2.1试验设施方 面的发展物含量的自动切割。2.1.1试验焦炉在生产 焦炉上进行配煤试验或研2.2煤岩配煤方法究煤的结焦性是十分困难的,因而国内外设计了一些早在20世纪30年代,原苏联学者利用煤岩指标在实验室内进行试验的小焦炉。如苏联可燃矿物研究和方法研究煤的炼焦性及配煤问题;50年代，原苏联所2kg小焦炉田,用电加热,煤装在铁箱内;英国炭化提出了煤岩配煤和预测焦炭质量的计算方法;60年代研究所7kg试验焦炉,用电加热;20世纪80年代,上以来,美国、日本、澳大利亚等国的一些煤岩学者也都海宝钢引进了日本ScO试验焦炉121,装煤量为68kg,相继开展了这一工作。直至目前,随着煤岩学研究方铁箱装煤,炉底装煤、出焦;20世纪90年代,武钢焦法的多样化、自动化及精确化,人们提出了越来越多化厂设计的20kg试验焦炉,炉顶装煤,炉底出焦,硅的煤岩配煤方法,并将其应用于炼焦生产,取得了巨钥棒加热;1995年华东冶金学院研制的JZD-40型模大的效益。这里简介几种国内、外比较有代表性的煤拟试验焦炉(4),采用铁箱装煤,装煤量为35kg~50kg岩配煤方法。含水质量分数8%的湿煤，装煤和出焦都是在炉底完2.2.1原苏联可 燃矿产研究所的阿莫索夫法”1957成,SiC棒加热，由专用带微机控温仪控制炼焦全过年，阿莫索夫对库兹巴斯煤提出以显微组分定量分析程。这些小型焦炉操作仅1人~2人,用煤量少,比较.为基础的煤岩学预测焦炭强度的方法。其原理是按炼灵活。比这些大的所谓半工业性试验焦炉为早在60焦性能的不同,把煤的显微组分分为可熔组分( 2 I1K年代我国在几个大型钢铁公司兴建的200 kg焦炉,是=镜质组+壳质组+ 1/3 半镜质组)和瘦化组分( 2用煤气加热的,可装干煤230kg。200kg焦炉尺寸更接OK=惰质组+ 2/3半镜质组+矿物质)两大类,根据这近生产焦炉,但它存在着一些难以克服的缺点,如由两项测值,再通过一系列煤的基础性试验,推出瘦化于它高度比生产焦炉低，煤从炉顶装人时落差小,致指数( ZOK/ Z0K' )和结焦性系数(K■)这两个预测煤在炭化室内堆密度偏小，加热用煤气必须要由三班焦炭质量的煤岩参数。根据瘦化指数与结焦系数这两人员操作,加热不均匀,用煤量多,操作费用大,所以个参数,以大量工业试验所得的实际煤岩和炼焦资料到20世纪90年代，出现了20kg和40kg试验焦炉为依据,绘制了焦炭等强度曲线图,可直接预测出以后,200kg试验焦炉基本上己停用。煤或配煤炼出的焦炭强度。阿莫索夫拟定的这种方法上述所提及的试验焦炉,目前国内用得最多的是奠定了CBI-SI预测法的基础，开创了煤岩学应用于20kg和40kg焦炉。但因20kg焦炉与生产焦炉模拟不预测焦炭强度的先河。太好,而40 kg焦炉自动化程度高、操作人员少、没有2.2.2美国钢铁公司的夏皮洛法" 在阿莫索夫方四面加热现象、堆密度可控制、所得焦炭与生产焦炭法的基础上，美国学者夏皮洛1961年进一步发展和结构接近(指裂纹) ,其炉体采用SiC整体砖,不但导完善了这种煤岩配煤方法。该法的特点是以煤岩组成热好、节省能源,而且可以随时停开炉,投资、耗能少,和活性成分反射率为基础资料,也把煤岩显微组分分所以愈来愈受到欢迎。为两大类，活性组分=锗质细.+壳质组+1/3半镜质2.1.2 显微镜20世纪30年代后煤岩学发展迅组;情中国煤化工组+矿物。它的主速,与显微镜不断改进是分不开的。1951 年美国开始要发fYHCNMHG组)以0.1%反射研发自动分析煤反射率的显微镜，随后显微镜与微率为间隔,从0.3%~2.1%分成18类,以此标志煤的煤煤化工2004年第3期化程度，引入强度指数SI和组成平衡指数CBI两个含量TIC,镜质组粘结指数VCI 和基氏最大流动度的煤岩参数作为配煤指标。其中sI标志活性组分的平对数值LGF预测焦炭强度的方法。在一定的工业条件均质量,组成平衡指数CBI是标志配煤中惰性组分含下进行的炼焦试验得到了预测方程，其相关系数Mo量适合与否的一个指标,夏皮洛以SI、CBI参数为纵、可达0. 91,Mo可达0. 82。橫坐标,作出一组等强度曲线,预测值与焦炉实测值2.2.8中国 的煤岩配煤方法相当吻合，其相关系数可达0. 93,可较好的指导配2.2.8.1周师 庸的煤岩配煤方法”周师庸教授于煤。20世纪80年代初在对新疆钢铁公司的配煤预测焦炭2.2.3新日本制铁公司小岛鸿次郎的方法”]由 于强度的研究中，采用镜质组反射率作为煤化度指标,.日本资源和炼焦条件与美国存在较大差异,其参加配以惰性组分含量作为煤岩组成指标,通过试验选择罗煤的煤类远比美国多,因此使用夏皮洛方法时效果很加指数或容惰能力作为煤的还原程度指标。基于此原不理想。新8铁八幡生产技术研究所对这一- 方法进行理模型,新疆钢铁公司和酒泉钢铁公司经过系统的试了修改和改进,他们提出自己的各类镜质组的强度指验,建立了预测方程,其相关系数Mo可达0.86,Mo可数及活性组分与惰性组分的最佳配比，并以此绘制出达0.94。煤的CBI-SI图,评价预测焦炭强度。该法D1%s(日本1985年,周师庸又在研究首钢焦化厂配煤中加入焦炭的转鼓指数)的预测值和实测值间的误差为非炼焦用煤的山西大同煤时提出来配煤计算方法。此0.5%左右。法中引人两个配煤指标:一为配煤中惰性组分的总量CBI-SI预测法是比较科学且可靠的方法,但要获EI;另一个为配煤中活性组分的平均结焦性指数MB,得合乎使用煤种的基础数据，并制得相应的曲线,工以EI,为横坐标, MB为纵坐标,用200kg试验焦炉得作量大,且比较繁琐。到的焦炭做米库姆转鼓试验后,再作出等耐磨强度曲2.2.4日本 钢管公司官津隆法切日本 钢管技术研线,以此预测焦炭强度。究所官津隆等1980年应用煤岩配煤原理，引用最大2.2.8.2煤科院西安分院的方法9 1989 年起,煤流动度MF作为配煤的一-个指标，以镜质组平均最大科院西安分院的肖文钊、叶道敏9等通过对煤的显微反射率Rg.m为煤化程度指标，来综合反映煤的结焦组分加热性状直接观察研究,对不同成煤时代煤焦的性质,设计了MOF图,用以指导配煤。其炼焦配煤的最不同特征进行了对比分析,用数理统计方法优选出三适合范围:MF为200 ddpm ~1 00ddpm,Ro.m为1. 2%个影响焦炭强度的基本参数-标准活性组分Vu、随.-1.3%之间。此外,在MOF图上,将煤分为4类,以此机反射率平均值R.及其标准差S,建立了预测焦炭来调节配煤,使其达到所要求的指标。强度的数学模型。所建立的回归方程的预测值和702.2.5加拿大加曼 脱公司的方法"该公 司在炼焦炉200kg焦炉试验的实测值之间的相关系数达0. 98,炉试验的基础上,对180个煤样的流变性和岩相分析经半工业及工业生产试验证明,预测误差在规定的试数据进行了等值线计算和多元回归分析,得出一组焦验误差之内。炭稳定性曲线,并以此预测焦炭的质量指导配煤。此2.2.8.3刘运良等0)指出镜质组反射率只能反映出法同官津隆法相似，只是它将半丝炭的50%作为活性单种煤的变质程度,对于混煤或配合煤只用这一参数组分来计算,其最佳配煤区比日本的MOP图上最佳配是不准确的，在国内首次提出了容惰指数Ih,作为煤煤区大得多。岩组成参数,配合度D。作为煤中活性成分配伍合理参2.2.6英国钢铁公司方法"] Marshall 于1980 年数,较好地满足了预测焦炭强度对煤岩参数的要求。利用总惰性物质的含量和反射率这两个参数,作出一2.2.8.41990年华东冶金学院江中砥开始与菜钢组曲线预测焦炭的强度( Mo和Mo)。此预测方法是根合作叫, 1997年绘制出煤的CBI-SI曲线图,预测焦炭据单种煤样的显微组分分析和反射率分布图所得出强度，还完成了一个煤岩配煤的应用软件，为推广的基础数据,用每一-单种煤在煤料中所占的百分比加CBI-SI预测法在国内的应用创造了条件。权平均得出低和中煤级煤的配合料的预测焦炭强度。2.2.8.5张学礼配煤技术 (2) 是在对煤炭的各种品如果配煤中有高煤级的煤时,可利用经验公式来加以牌成分,性质等进行深人了解的基础上,根据煤岩学校正,从而得出配煤的预测焦炭强度。中国煤化工组分在加热过程中2.2.7比利时冶 金研究中心预测法8]比利时冶 金的YHCN M H G配煤,使活性组分研究中心根据所用煤种,提出了用配合煤的总惰性物与惰性组分达到最佳结合,从而生产出超过国家部颁2004年6月杨永珍:煤岩配煤技术的发展与现状一级冶金焦的优质焦炭。化工卷[M].北京:冶金工业出版社.1993 ,315.上述方法虽都根据煤岩配煤基本原理,但由于各[2]刘淑梅、用68kg模拟焦炉检验煤的结焦性[J].燃料单位煤炭资源和工艺等条件的不同,以及运用的手段与化工, 1987, (6):19.不同,配煤方法并不相同。应该说这些方法并不十分[3]郭福顺.68kg 模拟焦炉干馏试验法[J].燃料与化工，1987, (6) :24.完美,都不同程度地存在局限性,只适用在某些特定[4]江中砥,赵焕栋，李明富.40kg 模拟试验焦炉的研制的范围内。因此预计随着基础研究工作的进一步深[J].燃料与化工, 1997, (2) :79-81. .人,还将有新的发展。[5]姚伯元.全自动显微镜光度计与煤岩参数自动测定术3结语[J].燃料与化工, 1996, (4) :172-174. .[6]胡德生.煤岩反射率自动测定的研究[J].宝钢技术，3.1 随着计算机和图像处理等相关技术的快速发1998, (2) :36.展,全新的煤岩测定仪器将很快出现,煤岩学也将获[7]姚昭章.炼焦学[M].北京:冶金工.业出版社, 1995.67-90.得新的生机。[8]韩德馨.中国煤岩学[M].北京:中国矿业大学出版社，3.2尽管煤岩在预测焦炭质量和强度方面的应用存1996. 408- 417.在这样或那样的缺点,但由于煤岩显微组分与焦炭性[9]叶道敏,肖文钊,罗俊文等.煤岩配煤和焦炭强度的预质之间存在明显的关联关系及成功的应用实践,煤岩测[J].燃料与化工，1998, (5) :233-236.学研究者仍在探索改进煤岩配煤方法,以提高其准确[10]刘运良,崔之栋，王慧英等，论煤岩配煤中煤岩参数的选择[J].燃料与化工，1994, (3) :63-67.度,提高其指导炼焦生产和预测焦炭质量的实用性。[1]江中砥赵焕栋,李明富.煤岩配煤中CBI和SI指数的参考文献:意义及其应用[J].燃料与化工, 1998, (4): 188-191.[12]张学礼.一种生产优质焦炭的方法[P]. CN:00121030. 0,[1]中国冶金百科全书编辑部.中国冶金百科全书-炼焦2001-04-27.Development and Present Status of Coal Petrography BlendingYang Yongzhen(Shanxi Coking Group Co., ILtd., 041606)Abstract The application of coal petrography technology in cok ing coal blending makes the blending method moreeffective and the prediction of coke quality possible, which creates condition for the qualitative experiential coal blendingbeing developed into a scientifie quantitative one. Schapiro's coal-petrography-based blending technology is the preferredmethod now, and the related cofficient is up to 0.93. Many researchers in China have made a lot of studies on this sub-ject, and some related coffcients can be up to 0.98. Though these methods are rather limited, with the development ofcomputer science and picture processing technology, a breakthrough of coal petrography can certainly be expected in guid-ing coal blending.Key words coal petrography, coal blending, development●简讯河南中原大化集团公司将走煤化工之路中原大化的30万t/a合成氨装置是当年全国33套大化肥中的第18套,它以天然气为原料,多年来由于严重受制于天然气供应,中原大化终于下定决心向煤化工发展。2004 年4月中旬.中原大化与壳牌公司就壳牌煤气化装置签定了技术转让合同，标志着中原大化煤化I发展规划已经启动,进人具体实施阶中国煤化工和40万t/a甲醇装据悉,中原大化实施煤化T项目的规划大致分三期。第- 期建设YH置;第二期建18万t/a甲醛装置,5万t/a聚甲醛装置,5万t/a二甲c N.M H G将建30万t/a蘭酸装置。